探秘Linux程序设计技术：严冰为您解读 (linux程序设计 严冰)
在当今数字化时代，Linux操作系统已经成为了开源开发的重要基石。Linux系统不仅仅是在服务器端上占有一定的市场份额，在移动端，嵌入式系统以及工控等领域也都占据着不可或缺的地位。要成为一名合格的Linux程序员，掌握Linux程序设计技术是必备的一项能力。今天我们就来探索一下Linux程序设计技术，深入了解Linux的内核机制以及如何利用Linux系统为我们所用。
Linux程序设计技术基础：理解Linux操作系统的核心
我们需要了解Linux操作系统的核心，也就是内核，才能更好地进行程序设计。Linux内核提供了很多接口，这些接口能让我们在用户空间内创建进程、线程、请求I/O操作等等。Linux内核还有一个非常重要的通信机制——Linux管道，可以用于父进程和子进程间的管道通信。
在Linux内核中，有三类重要的对象：进程、文件和网络套接字。进程可以通过调用系统调用fork(|)，创建新的进程，而新进程会成为父进程的副本，这意味着新进程可以访问同样的资源。文件描述符是进程和文件之间唯一的接口，因此所有的I/O都将通过文件描述符来完成。网络套接字提供了进程之间的通信机制，可以在同一台机器上或多个不同的机器之间传输数据。
当然，Linux内核也有它的一些不足之处。其中最明显的是内核空间和用户空间之间的性能瓶颈。这是因为进程必须通过系统调用来请求内核执行操作，而系统调用是一项昂贵的操作。为了缓解这个问题，Linux内核引入了线程池技术，将用户态进程和内核态操作分离开来，使得系统能够在更小的操作系统开销下提高性能。
Linux程序设计技术的关键：学会使用Linux系统调用
了解了Linux操作系统的核心，我们需要掌握的是如何使用Linux系统调用来执行我们的程序。Linux系统调用是Linux内核和Linux用户空间进行通信的主要手段。在Linux内核中，有数百个系统调用可以调用，而这些系统调用也是Linux程序设计的基础知识。
其中，最常用的系统调用是fork(|)和execve()。使用fork(|)，我们可以创建新的进程，而使用execve()可以将一个新的程序加载到当前的进程中。而对于文件的读取，可以使用open()和read()来打开文件并读取文件内容，而对于文件的写入，则可以使用write()将数据写入文件。除了这些常见的系统调用，在Linux中还有很多其他的系统调用可以使用，比如socket()和send()等等。
除了掌握系统调用的使用方法外，Linux程序设计技术还需要掌握一些高级技术，比如多线程程序设计、内存管理、网络编程等等。
多线程程序设计在Linux中也很常见。通过使用pthread库和pthread_join()系统调用，我们可以创建多个线程并等待它们完成任务。这种方法能够快速地提高程序的并发性能。另外在内存管理方面，Linux内核提供了很多机制来管理进程的内存，包括虚拟内存的管理、内存映射、共享内存等等。对于网络编程方面，Linux内核也提供了很多接口。通过使用socket()系统调用和send()等网络操作，我们可以轻松地创建一个网络服务，实现跨网络的数据通信。
Linux程序设计技术实践：实现一个简单的Linux服务
让我们通过实战来体验一下Linux程序设计技术的魅力。我们将创建一个非常简单的Linux服务，这个服务会监听某个端口上的请求，然后返回一段文本内容。这个过程包括三个步骤：创建一个socket来监听请求；然后，通过accept()系统调用接收连接；我们将文本内容通过send()系统调用发送回去。
完整的程序代码如下：
“`c
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int mn(int argc, char *argv[])
{
int sockfd, newsockfd, portno;
socklen_t clilen;
char buffer[256];
struct sockaddr_in serv_addr, cli_addr;
int n;
if (argc
fprintf(stderr,”\n错误：必须输入端口号。\n”);
exit(1);
}
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (sockfd
fprintf(stderr,”\n错误：无法打开套接字。\n”);
exit(1);
}
bzero((char *) &serv_addr, sizeof(serv_addr));
portno = atoi(argv[1]);
serv_addr.sin_family = AF_INET;
serv_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
serv_addr.sin_port = htons(portno);
if (bind(sockfd, (struct sockaddr *) &serv_addr, sizeof(serv_addr))
fprintf(stderr,”\n错误：无法绑定套接字。\n”);
exit(1);
}
listen(sockfd,5);
clilen = sizeof(cli_addr);
newsockfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *) &cli_addr, &clilen);
if (newsockfd
fprintf(stderr,”\n错误：无法接受请求。\n”);
exit(1);
}
bzero(buffer,256);
n = read(newsockfd,buffer,255);
if (n
fprintf(stderr,”\n错误：无法读取套接字。\n”);
exit(1);
}
printf(“\n这是接收到的消息： %s\n”,buffer);
n = write(newsockfd,”这是返回的消息。\n”,20);
if (n
fprintf(stderr,”\n错误：无法写入套接字。\n”);
exit(1);
}
return 0;
}
“`
这个程序可以通过编译器编译，然后在命令行中运行起来，监听在某个端口上。之后，只要我们发起网络请求，这个程序就会接受请求并返回一段文本内容。
结论
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个人觉得《鸟哥的Linux私房菜》这本书很不错，内容详尽，语言通俗，既适合Linux初学者学习，也适合Linux管理人员参考。目前的最新版本是第三版，在各大书店或网店上都能买到。
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本书是更具知名度的Linux入门书《鸟哥的Linux私房菜基础学习篇》的最新版，全面而详细地介绍了Linux操作系统。全书分为5个部分：之一部分着重说明Linux的起源及功能，如何规划和安装Linux主机；第二部分介绍Linux的文件系统、文件、目录与磁盘的管理；第三部分介绍文字模式接口shell和管理系统的好帮手shell脚本，另外还介绍了文字编辑器vi和vim的使用方法；第四部分介绍了对于系统安全非常重要的Linux账号的管理，以及主机系统与程序的管理，如查看进程、任务分配和作业管理；第五部分介绍了系统管理员(root)的管理事项，如了解系统运行状况、系统服务，针对登录文件进行解析，对系统进行备份以及核心的管理等。
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在介绍Linux系统调用的书籍中，The Linux Programming Interface 绝对是一本不容错过的工具书。亚马逊上给出了接近五星的评价，并且是Unix编程类书籍中的之一名。Goodreads、豆瓣也同样送出了高分。本书作者Michael Kerris从事UNIX领域开发20多年，并且从2023年起开始参与维护man-page工程，是该领域的资深专家。在书中作者详细描述了五百多个系统调用和库函数，并附有200多个程序用例，内容几乎涵盖各个方面：文件读写、内存、信号、时钟、进程、线程、IPC、socket等等。该书既可以用来全面熟悉Linux/Unix系统编程，又可以作为手册时常查阅。 非常重要的一点是对于如此多的篇幅作者一个人仍然能够讲述得清晰详尽，枯燥的技术知识点娓娓道来。safari online有现成的原版福利，有兴趣的小伙伴可以阅读下。
全书大致分为五个部分: 文件/文件系统(第4，5，13-19章)，信号、时钟（第20-23章），进程线程（第24-37章），IPC（第43-55章），socket（第56-61章）。几乎涉及到每一个方面。
书中不仅仅是系统调用接口的简单枯燥的介绍，作者对很多的接口和库都加上了对应的程序样例和设计实例，并且阐述一些内部的实现机制来加深读者的理解。
和APUE比较
APUE（Advanced Programming in the Unix Environment）则是包含了UNIX, Linux。The Linux Programming Interface完全面向Linux，章节更多，内容讲述更详细，可以看做是Linux版的APUE。上手门槛更低，号称书中的程序例子直接可以在机器上运行。
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